Polymer & Laser - Vestakeep
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Festkörperlaser<br />
Der Festkörperlaser war der erste <strong>Laser</strong>typ; Maiman<br />
entwickelte im Jahre 1960 den Rubinlaser.<br />
Bei Festkörperlasern wird ein Trägerwerkstoff bzw.<br />
Wirtskristall mit Ionen eines fremden Stoffes dotiert.<br />
Diese Ionen bilden, eingebettet im Wirtsmaterial, das<br />
eigentliche aktive Medium. Diese Orbitale sind nicht<br />
an chemischen Bindungen beteiligt. Das Trägermaterial<br />
(Wirtskristall, Glas) nimmt daher nur geringen<br />
Einfluss auf die Eigenschaften der Ionen.<br />
Festkörperlaser werden nach der Art und Form des<br />
Wirtsmaterials und den Dotierungselementen unterschieden:<br />
Beispiele für Wirts- bzw. Trägermaterialien<br />
• Glas (Stabform oder Faserlaser)<br />
• Vorteil: einfache Herstellung auch in großen<br />
Dimensionen<br />
• Nachteil: geringe Wärmeleitfähigkeit, geringe<br />
Festigkeit<br />
• Al 2<br />
O 3<br />
(Korund, Saphir) (z. B. Rubinlaser<br />
(Chrom-Dotierung), Titan: Saphir-<strong>Laser</strong>)<br />
• Vorteil: hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe<br />
Festigkeit<br />
• Nachteil: relativ hohe Absorption, teuer<br />
• YAG (Yttrium-Aluminium-Granat-<strong>Laser</strong>, siehe<br />
Nd:YAG-<strong>Laser</strong>) Dotierung Nd, Er, Yb<br />
• Vorteil: hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe<br />
Festigkeit, geringe Absorption<br />
• Nachteil: teuer<br />
• Yttrium-Vanadat (YVO 4<br />
), Dotierung Nd<br />
Beispiele für Dotierungsmaterialien<br />
• Chrom war das Dotierungsmaterial des ersten<br />
<strong>Laser</strong>s, des Rubinlasers (694,3 nm (rot)).<br />
Aufgrund der geringen Effizienz wird es heute<br />
kaum noch verwendet.<br />
• Neodym, 1064 nm, ist der wichtigste kommerzielle<br />
Festkörperlaser: Nd:YAG-<strong>Laser</strong>, bei<br />
1064 nm (infrarot), beziehungsweise Frequenz<br />
verdoppelt bei 532 nm (grün). Auch möglich<br />
sind Nd:Glas, Nd:YLF.<br />
• Ytterbium, 1030 nm, erlaubt im <strong>Laser</strong>betrieb<br />
einen hohen Wirkungsgrad > 50 %. Es bedarf<br />
dazu allerdings eines schmalbandigen Pumpens<br />
mit <strong>Laser</strong>dioden (940nm). Das wichtigste Material<br />
mit dieser Dotierung ist der Yb:YAG-<strong>Laser</strong>,<br />
z. B. hochdotiert als Scheibenlaser mit einer<br />
Wellenlänge von 1030 nm.<br />
• Titan, ein wichtiger modengekoppelter Festkörperlaser:<br />
Titan:Saphir-<strong>Laser</strong>, 670-1100 nm (rotinfrarot),<br />
aufgrund breitbandiger Verstärkung für<br />
Pulse im fs-Bereich geeignet<br />
• Erbium, 3 μm, Pumpen mit Diodenlaser bei<br />
980 nm, sogenannter augensicherer <strong>Laser</strong>,<br />
Verwendung für <strong>Laser</strong>-Entfernungsmesser und<br />
in der Medizin.<br />
Formen des aktiven Mediums<br />
• Stablaser<br />
• Mikrokristalllaser<br />
• Slablaser<br />
• Faserlaser<br />
• Scheibenlaser<br />
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